一种回收多晶硅副产物四氯化硅的方法技术

本发明专利技术提供回收多晶硅副产物四氯化硅的方法，循环使用离子液，方便高效回收SiCl4（回收率：97%以上），消除多晶硅副产物四氯化硅所产生的危害，使四氯化硅资源化。在微波辐射条件下合成一系列1-烷基-3-甲基咪唑离子液体，利用离子液体对气体的吸附特性，将性质稳定的咪唑类离子液体作为吸收剂对SiCl4进行吸收。离子液吸附饱和后，通过加热并抽真空使SiCl4气体从离子液中释放出来，达到回收SiCl4的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重要环境友好材料的新用途。具体地说r-种回收多晶硅副产物四氯化硅的新方法。
技术介绍
离子液体简介离子液体(Ionic Liquid)是指完全由离子组成低温 100 V )下呈液态的盐，也称为室温熔融盐(room temperature molten salts)、有机离子液体等，目前还无统一的名称，但倾向于简称离子液体。它一般由数目相等的有机阳离子和无机阴离子组成，整体上显电中性；在常温下一般都是液体，因而,离子液体往往展现出独特的性质及特有的功能。作为ー类新型的取代挥发性有机溶剂的绿色溶剤，离子液体具有传统溶剂所不具 有的显著特点,可减少甚至消除溶剂对环境造成的污染: 离子液体有如下特点(I)离子液体具有较宽的液态温度范围。由于离子液体本身是有机盐,具有高度不对称性，阻碍其結晶，难以密堆积，因此，常温下为液体,熔点较低。与传统溶剂相比，大多数离子液体都有很宽的液态温度范围。(2 )离子液体溶解能力强。离子液体具有很强的极性，对多种有机、无机以及聚合材料具有特有的溶解能力，可使溶液达到很高浓度。(3)离子液体蒸汽压低,不易挥发。室温离子液体完全由离子组成，在离子液体中，虽然离子液体阴阳离子半径较大,离子间的相对作用カ较弱，但与其它分子溶剂相比,离子液体内部存在库仑作用カ大得多，一价的异号离子间的相互作用能最大可达100k.J/mol (这是水的10倍)。因此即使在较高温度下,它们也不易挥发，可用于高真空体系,而且不污染环境。(4)稳定性高。与传统溶剂不同的是，大多数离子液体在温度升高到某一特定值并不发生简单的气化而是发生分解。咪唑类离子液体热稳定性较高。(5)离子液体粘度大。常温F，离子液体的粘度较常规有机分子溶剂的粘度大得多，一般在l(Tl000mPa s之间，是水的几十倍甚至几百倍。(6)导电性良好。离子液体的室温离子电导率一般在10 3S/cm数量级。目前我国多晶硅产业发展迅速,几乎呈几何级数发展态势。然而,每生产I千克多晶硅将产生10 15千克四氯化硅，即使按目前国内最好的控制水平，生产I吨多晶硅也将产生8吨的四氯化娃，目前我国多晶娃生产规模已突破I万吨/年，这就意味着姆年至少有10万吨的四氯化硅必须进行回收或处理。四氯化硅作为ー种具有强腐蚀性的有毒有害液体,对人类健康和环境安全会产生极大的危害。--旦四氯化硅泄漏,据对土壌、植被、食品、水源等所造成的污染及残留情况的监测显示，在污染源周围15米内的土壤和植被中，四氯化硅的残留相当严重。随着我国多晶硅总产量的迅速提高，多晶硅生产中产生的最主要的畐IJ产物四氯化硅的安全和环保问题日益突出。所以，要消除多晶硅副产物四氯化硅所产生的危害,必须回收四氯化硅，并对四氯化硅资源化。4的回收技术 国际上,当前四氯化硅副产物的综合利用主要有两个方向ー个方向是用四氯化硅作原材料生产其它化工产品,利用四氯化硅生产高附加值的白炭黑是目前国际上最为常用的途径之一。在我国，多晶硅产业仍然处于初步阶段,对于形成副产物加工回收还不成熟,大部分四氯化硅采取存储方式处置。即便有少数利用四氯化硅投入其它化工生产,在加工过程中不可避免地还会产生新的副产物(如盐酸),所以这种回收方式目前还有许多技术难题需要解决；另一个方向就是在多晶硅生产过程中把四氯化硅转化为三氯氢硅再次投入生产，进行循环利用。生产高附加值的气相白炭黑先将氢气和氧气经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤等一系列回收后送入合成水解炉。同时将四氯化硅加热蒸发,并以干燥、过滤后的空气为载体,送至上述合成水解炉。四氯化硅在高温下气化(1000 1800。。),与一定量的氢和氧进行气相水解反应生成ニ氧化硅。使用此法得到的ニ氧化硅呈气相，且颗粒极细，易与气体形成气溶胶，所以需要将其在聚集器中先聚集成较大颗粒，收集后再送入脱酸炉脱酸,最后用含氮空气吹洗至PH值为4 6即得成品。 国外主要的多晶硅供货商如德国瓦克、日本德山等均采用这--方法,将大量过剩的四氯化硅转化成效益较好的气相白炭黑产品，生产多晶硅的同时又生产白炭黑，形成了ー个资源互补，綜合利用，环保的产业链。然而这一回收方式涉及到氯，这就要上氯碱等装置,不仅投资大、能耗大,还会产生碱和酸等副产物。在我国，虽然有少数企业已经成功实现生产气相白炭黑的四氯化硅的回收，但是,一方面国内白炭黑的消费市场并不大，另一方面国外对该技术高度垄断，国内技术存在一次转化率低等缺点，所以，完全依赖生产白炭黑来解决所有的四氯化硅副产物并不现实。还原成三氯氢硅所以,利用氢气还原四氯化硅制取三氯氢硅,再将三氯氢硅作为改良西门子法中的主要原料重新投入到多晶硅的生产中。目前，对四氯化硅进行氢化还原的技术路线有冷氢化技术、热氢化技术、等离子体氧化和催化氧化。基本エ艺是将娃粉、氣气和氯化氢与四氯化娃在高压和高温的条件下进行反应生成三氯氢硅。实际生产中，冷氢化需要很高的操作压力，而且在氢化过程中要加人硅粉。但是硅粉有很大的硬度,会对设备带来相当大的磨损，而且硅粉对氢化以后的三氯氢硅的质量也有影响，需要对其进行精馏回收。该类エ艺技术要求高，安全性要求高，因此，投资大,对于ー些企业来说,存在技术和资金方面的困难。4的エ业用途 生产有机娃化合物以四氯化娃为原料通过Grignard或Wurtz-Fittig反应可以将四氯化硅转化为价值更高的有机硅特种単体，用于合成某些特种的有机硅材料；还可以通过醇解、水解回收将四氯化硅生成其它有机硅产品并回收氯。例如硅酸乙酷、甲基氯硅烷、四丁酮肟基硅烷等都是以四氯化硅为原料反应生成的,这些有机硅化合物又被广泛应用于生产防锈富锌涂料、耐火材料、不烧硅酸盐陶瓷、耐酸涂层、強化石料等多种产品。生产光纤光纤作为承载通信信息最重要的媒介,其需求量也在迅猛增长。光导纤维的主要成分是石英，即SiO2,其生产原料是高纯SiCl4,可由粗SiCl4提纯后获得。生产多晶桂采用金属锌来还原SiCl4,生成娃；用于制造多晶娃太阳能电池[5」
技术实现思路
本专利技术提供,循环使用离子液,方便高效回收SiCl4(回收率97%以上),消除多晶硅副产物四氯化硅所产生的危害，使四氯化硅资源化利用。本专利技术可在微波辐射条件下合成一系列I-甲基-烷基咪唑离子液,利用离子液体对气体的吸附特性，将性质稳定的咪唑类离子液体作为吸收剂对SiCl4进行吸收。离子液吸附饱和后，通过加热并抽真空使SiCl4气体从离子液中释放出来，达到回收SiCl4的目的。本专利技术的具体技术方案如下 本专利技术使用在微波辐射条件下合成一系列I-甲基-3-烷基咪唑离子液，利用离子液体对气体的吸附特性，将性质稳定的咪唑类离子液体作为吸收剂对SiCl4进行吸收。离子液吸附饱和后，通过加热并抽真空使SiCl4气体从离子液中释放出来,达到回收SiCl4的目的。 ,该方法包括以下步骤 步骤I :取I 烷基-3-甲基咪唑离子液体，加入容器； 步骤2 :将多晶硅生产线产生的四氯化硅废液,除去水分并加热,使废液中的SiCl4以气体方式从废液中溢出，通人—ヒ述装有离子液体的容器中吸收，吸收温度0-200C，待吸附饱和停止； 步骤3:对吸附饱和的离子液再次进行加热，加热温度120-150°C，将吸收的四氯化硅解析出来,并通过冷阱装置回收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收多晶硅副产物四氯化硅的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：取1？烷基？3？甲基咪唑离子液体，加入容器；步骤2：将多晶硅生产线产生的四氯化硅废液，除去水分并加热，使废液中的SiCl4以气体方式从废液中溢出，通入上述装有离子液体的容器中吸收，吸收温度0？20℃，待吸附饱和停止；步骤3：对吸附饱和的离子液再次进行加热，加热温度120？150℃，将吸收的四氯化硅解析出来，并通过冷阱装置回收SiCl4。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏东，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：